Pipesim 2019 Моделирование стационарного многофазного потока Техническое описание 2019 г. 2 Pipesim моделирование стационарного многофазного потока pipesim моделирование стационарного многофазного потока 3 содержание
 Скачать 1.33 Mb.
|
|
PIPESIM 2019 Моделирование стационарного многофазного потока Техническое описание 2019 г. 2 PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА 3 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................................................................... 4 ОСНОВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОТОКА В PIPESIM ........................................................ 5 Моделирование многофазного потока ............................................................................................... 5 Теплопередача ......................................................................................................................................... 7 Моделирование свойств флюида ........................................................................................................... 8 ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ СКВАЖИН ........................................................................................................... 10 Моделирование заканчиваний ............................................................................................................... 12 Проектирование механизированной добычи ....................................................................................... 14 Узловой анализ и другие операции ....................................................................................................... 17 ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕСПЕРЕБОЙНОГО РЕЖИМА ПОДАЧИ ПОТОКА .............................................................. 19 Наземное оборудование ..................................................................................................................... 21 Коррозия и эрозия .................................................................................................................................. 24 Эмульсии ............................................................................................................................................... 25 Гидраты .................................................................................................................................................. 25 Пробкообразование ............................................................................................................................... 25 Парафины и асфальтены ...................................................................................................................... 26 Оптимайзер Сети .................................................................................................................................... 31 Планирование разработки месторождений .......................................................................................... 32 ИНТЕГРАЦИЯ .............................................................................................................................................. 34 Модули PIPESIM .......................................................................................................................................... 35 4 PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА ВВЕДЕНИЕ Для обеспечения безопасной, экономически эффективной и бесперебойной транспортировки флюида от пласта к объектам переработки, необходимо тщательное проектирование современных систем добычи. На работу, как глубоководных месторождений со сложной инфраструктурой, так и масштабных наземных сетей сбора, влияют многие факторы. Возможность точного моделирования различных сценариев и условий сделала PIPESIM* лидирующим в отрасли инструментом моделирования установившегося многофазного течения. С момента ввода месторождений в разработку проблема оптимизации систем добычи является критической для достижения максимального экономического результата. С целью оптимизации работы всей системы PIPESIM предоставляет широкий набор рабочих процессов: от выбора скважин- кандидатов для капитального ремонта до выявления проблем в бесперебойном режиме подачи флюида. PIPESIM был впервые выпущен в 1984 году и ориентирован на проектирование производственных систем, находящихся в суровых климатических условиях таких, как Северное море. Особое внимание всегда уделялось последним достижениям науки для того, чтобы обеспечить наиболее точные прогнозы поведения системы. PIPESIM непрерывно совершенствуется, расширяя возможности. Обновленный пользовательский интерфейс позволяет быстрее создавать модели и сосредоточиться на результатах. Возможность использовать одно приложение или переключаться между моделями скважин и сети упрощает работу. От разработки месторождения до процессов добычи, PIPESIM позволяет оптимизировать систему добычи на протяжении всего жизненного цикла месторождения посредством применения новейших научных решений, направленных на решение проблем обеспечения заданного уровня добычи. Оптимизация добычи на протяжении всего жизненного цикла месторождения ГОДЫ МЕСЯЦЫ ДНИ ЧАСЫ Разработка месторождения Производственный процесс добычи ▪ Проектирование и дизайн скважин Оптимизация техрежимов скважин ▪ Проектирование трубопроводов Оптимизация сетей сбора, закачки ▪ Проектирование сетей сбора, закачки Оптимизация трубопроводов и . наземного оборудования (ПРЕДОТВРАЩАТЬ) Обеспечение бесперебойной подачи (УПРАВЛЯТЬ) PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА 5 ОСНОВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОТОКА В PIPESIM Одной из самых важных инженерных задач является проектирование скважин и трубопроводов с целью обеспечения безопасной и экономичной транспортировки добываемого флюида от пласта до этапа технологической обработки. Для точного моделирования в основе PIPESIM лежат современные научные подходы в областях: ▪ Многофазного течения ▪ Теплопередачи ▪ Поведения жидкостей PIPESIM предлагает наиболее современные в отрасли возможности моделирования установившегося многофазного потока. Моделирование многофазного потока PIPESIM объединяет широкий спектр стандартных корреляций для многофазных потоков, а также передовые трёхфазные механистические модели, включая OLGAS, основанную на симуляторе динамического многофазного потока OLGA*, модель LedaFlow Point и модель Tulsa University Fluid Flow Projects (TUFFP). Модели потока учитывают эффект проскальзывания и режимы течения, характеристики пробок и потери давления на всем производственном пути. Благодаря данным опциям пользователь может с уверенностью моделировать и управлять системами сбора и распределения. PIPESIM позволяет создать детализированные карты режимов течения в любой точке системы с учетом профиля трассы. Прогнозирование образования гидродинамических пробок, их размера и частоты, как функции длины трубопровода, позволяет оптимизировать конструкцию трубопровода и технологического оборудования. PIPESIM также прогнозирует возникновение пульсаций в райзерах (морских стояках). Все это позволяет корректно проектировать и анализировать системы сбора/транспортировки/добычи. 6 PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА Модели многофазного течения Корреляции для однофазного потока ▪ Moody ▪ AGA (с настройкой коэффициента трения) ▪ Panhandle A & B (с настройкой эффективности потока) ▪ Hazen – Williams (с настройкой C фактора) ▪ Weymouth (с настройкой эффективности потока) ▪ Cullender – Smith Модели вертикального многофазного потока Стандартные ▪ Beggs & Brill (оригинальная и доработанная) ▪ Duns & Ros ▪ Ansari (механистическая) ▪ Govier, Aziz & Fogarasi ▪ Gray (оригинальная и доработанная) ▪ Gregory (Neotec) ▪ Hagedorn & Brown (оригинальная/доработанная - с/без карты Duns & Ros) ▪ Mukherjee & Brill ▪ Orkiszewski Комплексные механистические модели ▪ OLGAS 2/3 Phase ▪ TUFFP Unified 2/3 Phase ▪ LedaFlow 2/3 Phase Модели горизонтального многофазного потока Стандартные • Beggs & Brill (оригинальная и доработанная – с/без карты Taitel Dukler) • Baker Jardine Revised (для конденсатного потока) • Dukler, AGA & Flanagan (с/без Eaton Holdup) • Eaton Oliemans (Neotec) • Mukherjee & Brill • Oliemans • Xiao (механистическая) Dukler • No-Slip Комплексные механистические модели • OLGAS 2/3 Phase • TUFFP Unified 2/3 Phase • LedaFlow 2/3 Phase Калибровка PIPESIM содержит опцию, позволяющую автоматически подобрать множители коэффициентов задержки жидкости и трения, множитель коэффициента теплопередачи U-value для настройки на фактические замеры давления и температуры. Кроме того, операция сравнения корреляций потока помогает быстро подобрать оптимальную модель. Карты режимов течения PIPESIM строит карты режимов течения в любой выбранной точке системы. Дополнительные возможности PIPESIM имеет шаблоны, которые могут быть использованы пользователем для программирования собственных алгоритмов расчёта двухфазной и трёхфазной корреляции. Созданная dll библиотека на основе шаблона может быть подключена как плагин. PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА 7 Теплопередача Точное прогнозирование параметров теплопередачи важно для расчета свойств флюида, зависящих от температуры, прогнозирования формирования твёрдых фаз и дизайна общей тепловой модели системы. PIPESIM учитывает различные механизмы теплопередачи, включая: ▪ Конвекцию (естественную, вынужденную) ▪ Теплопроводность ▪ Возвышение ▪ Эффект Джоуля-Томсона ▪ Фрикционный нагрев Модели теплопередачи в PIPESIM включают зависящий от режима течения коэффициент теплопроводности внутренней стенки трубопровода и методики расчета теплопередачи в заглубленных и частично заглубленных трубах. Расчеты теплопередачи Теплопередача в стволе скважины • Определенный пользователем коэффициент теплопередачи Теплопередача в трубе и райзере • Определенный пользователем коэффициент теплопередачи • Расчетный коэффициент теплопередачи, принимающий во внимание свойства трубы и тепловые свойства окружающей среды, а также наличие теплоизоляционного покрытия. • Проводящий и конвекционный (естественный и вынужденный) теплообмен рассчитываются строго для труб, которые полностью или частично заглублены или полностью находятся под влиянием воздуха или воды Коэффициент теплопроводности внутренней стенки Доступные методы: • Модель Kreith • Модель Kaminsky (зависит от режима тока) Относящиеся к обеспечению стабильного потока PIPESIM позволяет выводить детальную информацию по расчёту теплового потока для анализа возможных осложнений: • Расчет и отчетность по гидратам • Расчет и отчетность по асфальтенам • Расчет и отчетность по парафину • Электрический обогрев трубопроводов 8 PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА Моделирование свойств флюида Точное описание поведения флюида имеет решающее значение для корректного моделирования производственной системы. PIPESIM предоставляет выбор между моделями «нелетучей нефти» Black-oil или рядом композиционных моделей. В зависимости от типа флюида, пользователи могут сделать выбор из широкого набора функций для моделирования PVT свойств флюида. Моделирование свойств флюида Модель Black Oil • Самые последние стандартизованные в нефтегазодобывающей отрасли корреляции, охватывающие все виды нефтяных флюидов от сверхтяжелой до лёгкой нефти и конденсата. Может также использоваться для газа, утилизируемых жидкостей и т.д. • Широкий диапазон корреляций вязкости, включающих параметры вязкостей «дегазированной нефти» и высоковязкой (тяжелой) нефти. • Широкий спектр корреляций для расчета эмульсий. Также доступны опции задания пользовательской таблицы с данными по вязкости эмульсии, указания или вычисления точки инверсии фаз. • Возможность построения графиков свойств жидкости при лабораторных или пластовых условиях. • Определение примесей газа для настройки поправочного коэффициента сжимаемости и расчетов коррозии. • Установка температурных данных для всех фаз (газ, вода, нефть) с целью точного термодинамического моделирования и некоторых стандартных методов расчёта энтальпии флюида для прогноза энергетического баланса. • Комплексные правила смешивания фаз и флюидов. Калибровка • Многоуровневая калибровка от простого соответствия точки выделения газа до продвинутой калибровки флюида соответствию нескольким наборам лабораторных исследований. Композиционная модель • Набор пакетов для расчётов термодинамического состояния, разработанных Schlumberger и другими компаниями, включая: o ECLIPSE* Compositional o Multiflash o GERG 2008 • Эти пакеты имеют собственные библиотеки компонентов и параметров бинарного взаимодействия. Большинство из них позволяют рассчитывать свойства псевдокомпонент ов при недостаточно полном их описании. • В зависимости от выбора термодинамического пакета, предоставляется доступ к широкому набору уравнений состояния и зависимостей кинетических свойств: o Уравнения состояния: Peng-Robinson (стандартный и дополненный), SRK (стандартный и дополненный), Cubic Plus Association (CPA), BWRS, Multi-reference fluid corresponding states (CSMA). o Параметры бинарного взаимодействия: флеш-пакеты по умолчанию или Пользовательские. o Корреляции по вязкости: Pederson, LBC, SuperTRAPP и др. o Расчет эмульсии: Woelflin, объемная доля, непрерывная фаза PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА 9 Осаждение твёрдой фазы • Генерация фазовых диаграмм, с учетом кривых формирования твердой фазы для выявления образования гидратов, парафинов и асфальтенов. • Файл ScaleChem PVT для анализа масштаба появления и исчезновения линий для CaCO3, CaSO4, BaSO4, NaCl и др. • Экспресс флеш– расчёты для изучения свойств жидкости при заданных давлении и температуре и на границе фаз. • Поиск соответствующего соотношения фаз для воды, нефти и газа, основанный на полевых исследованиях – используется для экспресс- обновления состава жидкости с ссылкой на актуальные фазовые исследования на сепараторе. • Анализ минерализации на основе ион ов , солевых компонентов и общего количества растворенных твердых веществ (TDS) (Multiflash). Файлы PVT Интерполяция свойств флюида и транспортировки с использованием многочисленных приложений Schlumberger и сторонних программ: • PVTSim (Calsep) • Multiflash (KBC) • ScaleChem (OLI Systems) • GUTS (MSI) Пар • Модели пара в PIPESIM, как однокомпонентные системы, используют таблицы пара ASME. • Модели пара применимы как к добывающим скважинам, так и к нагнетательным скважинам для расчётов одиночных ветвей и сетевых моделей 10 PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ СКВАЖИН PIPESIM – точный, быстрый и эффективный способ помочь пользователю увеличить производительность и оценить потенциал пласта. Это не только модели многофазного потока из резервуара к устью скважины, а также расчет механизированных способов добычи, включая штанговые, винтовые, электроцентробежные насосы и газлифт. Интерактивное графическое представление ствола скважины позволяет пользователю быстро создать модель скважины и просмотреть смоделированные линии тока на диаграмме. Кроме того, не переключаясь на сетевой режим, можно легко задать наземное оборудование и флюид. PIPESIM позволяет: • Проектировать оптимальные заканчивания скважин, подбирать оптимальные системы механизированной добычи • Диагностировать проблемы, ограничивающие потенциал скважины • Оптимизировать добычу на существующих скважинах с помощью анализа чувствительности Решаемые задачи: • Подбор оптимального размера лифтовых труб/обсадных колонн • Моделирование притока из пласта (модель заканчивания)с детальным расчётом скин- эффекта • Моделирование водо- или газонагнетательных скважин • Выбор оптимального расположения и конфигурации перфорационных систем • Определение оптимальной длины горизонтального ствола • Моделирование многопластовых скважин • Вычисление ожидаемого прироста производительности вследствие снижения скин-эффекта • Диагностика накопления жидкости на забое газовых скважин и оценка мер устранения проблемы • Настройка параметров заканчивания и профиля температуры-давления на промысловые данные с использованием автоматических регрессий • Генерация Vertical Flow Performance (VFP) таблиц для гидродинамических симуляторов • Выполнение детального анализа чувствительности для определения параметров, наиболее сильно влияющих на добычу и производительность • Сравнение различных методов механизированной добычи и выбор оптимального режима (УШГН, винтовые насосы, ЭЦН, Газлифт) • Проектирование систем механизированной добычи (штанговые, винтовые, электроцентробежные насосы, Газлифт) • Моделирование эффектов от закачки газа по гибким насосно-компрессорным трубам (ГНКТ) • Идентификация проблем, связанных со стабильностью потока, таких как эрозия, коррозия, образование твёрдой фазы (соли, гидраты, парафины, асфальтены) • Моделирование трубного, затрубного или смешанного потока • Моделирование внутрискважинного оборудования, такого как штуцеры, подземные ограничительные клапаны, сепараторы и инжекторы химреагентов и др. PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА 11 Дизайн скважин с новым интерактивным графическим конструктором совместно с другими приложениями Schlumberger стал гораздо проще. Дизайн скважин со сложными схемами движения потоков (НКТ / затрубное пространство) и горизонтальным заканчиванием также значительно упрощен. 12 PIPESIM МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО МНОГОФАЗНОГО ПОТОКА |